酵母细胞的固定化上课用

1、酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化如今，如今，酶酶已经大规模地应用于食品、化工、轻纺、医药等已经大规模地应用于食品、化工、轻纺、医药等各个领域。在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：各个领域。在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活容易失活；溶液中的酶；溶液中的酶很难回收很难回收，不能被再次利用，提高，不能被再次利用，提高了生产成本；反应后酶会混中产物中，可能影响产品质量。了生产成本；反应后酶会混中产物中，可能影响产品质量。于是，有人设想，将于是，有人设想，将酶固定在不溶于水的载体上

2、酶固定在不溶于水的载体上，使酶既，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用。现代的固定化酶技术已完全实现的酶还可以被反复利用。现代的固定化酶技术已完全实现了这一设想。高果糖浆的生产就是固定化酶技术成功地应了这一设想。高果糖浆的生产就是固定化酶技术成功地应用于工业生产的实例。用于工业生产的实例。酶是由细胞合成的，于是，又有人设想，能否将合成酶的酶是由细胞合成的，于是，又有人设想，能否将合成酶的细胞直接固定？自细胞直接固定？自2020世纪世纪7070年代，在固定化酶技术的基础年代，在固定化酶技术的基础上，又发展出

3、了上，又发展出了细胞固定化技术细胞固定化技术。与固定化酶技术相比，。与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本更低，操作更容易。本课题中，我固定化细胞制备的成本更低，操作更容易。本课题中，我们将动手制备固定化酵母细胞，体会固定化酶的作用。们将动手制备固定化酵母细胞，体会固定化酶的作用。通过课题背景分析，你有何体会？通过课题背景分析，你有何体会？酶：酶：固定固定化酶：化酶： 固定固定化细胞：化细胞：优点：优点：实际实际问题：问题：设想：设想：催化效率高，低耗能，低污染催化效率高，低耗能，低污染对强酸、强碱、高温等环境条件敏感，易失活；对强酸、强碱、高温等环境条件敏感，易失活；反应后酶混在产物中，如

4、不去除，会影响产品的品质反应后酶混在产物中，如不去除，会影响产品的品质. .将酶固定在不将酶固定在不溶溶于水的载体上于水的载体上.溶液中的酶很难收回，不能被再次利用，提高溶液中的酶很难收回，不能被再次利用，提高了生产成本；了生产成本；酶既能与反应物接触，又容易与反应物分离，酶既能与反应物接触，又容易与反应物分离，同时，还可以反复利用同时，还可以反复利用. .优点：优点：实际实际问题：问题：一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能完成的应才能完成的. . 酶是细胞合成的，

5、能否将合成酶的细胞直接酶是细胞合成的，能否将合成酶的细胞直接.固定？固定？成本低，操作更容易成本低，操作更容易.设想：设想：优点：优点： 阅读阅读p49-50p49-50，并思考：，并思考：1 1、解决酶应用中存在问题的方法是什么？、解决酶应用中存在问题的方法是什么？2 2、这种方法的优点是什么？、这种方法的优点是什么？3 3、什么是高果糖浆？使用它有何好处？、什么是高果糖浆？使用它有何好处？4 4、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？么？这种酶有何特点？5 5、了解高果糖浆生产过程。、了解高果糖浆生产过程。一、固定化酶的应用实例一、固定化

6、酶的应用实例固定化酶技术。固定化酶技术。即将酶固定在一定空间内即将酶固定在一定空间内的技术（如固定在不溶于水的载体上）。的技术（如固定在不溶于水的载体上）。（1 1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离；（2 2）固定在载体上的酶可以被反复利用。）固定在载体上的酶可以被反复利用。1 1、解决酶应用中存在问题的方法是什么？、解决酶应用中存在问题的方法是什么？2 2、这种方法的优点是什么？、这种方法的优点是什么？3 3、什么是高果糖浆？使用它有何好处？、什么是高果糖浆？使用它有何好处？一、固定化酶的应用实例一、固定化酶的应用实例高果糖浆是果糖含量为高果糖浆是

7、果糖含量为42%42%左右的糖浆。作为左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱蔗糖的替代品，高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人的发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病，对人的健康有利。健康有利。4 4、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？么？这种酶有何特点？生产高果糖浆需要生产高果糖浆需要葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶；其作用是将葡萄糖转化为果糖；其作用是将葡萄糖转化为果糖；这种酶稳定性好，可持续发挥作用。这种酶稳定性好，可持续发挥作用。5 5、了解高果糖浆生产过程。、了解高果糖浆生产过程。注意反应柱的各部分名称。

8、注意反应柱的各部分名称。高果糖浆的生产过程高果糖浆的生产过程你能说出反应柱的优点吗？你能说出反应柱的优点吗？反应柱能连续使用半年，反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提大大降低了生产成本，提高果糖的产量和质量。高果糖的产量和质量。 思考：思考：在生产实际中使用固定化酶技术在生产实际中使用固定化酶技术有什么不足有什么不足? ?有什么解决办法有什么解决办法? ?一种酶只能催化一种化学反应，一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实际中很多产物的形成而在生产实际中很多产物的形成都通过一系列的酶促反应才能进都通过一系列的酶促反应才能进行，所以操作比较麻烦。行，所以操作比较麻烦。不足：不足：解决解决办

9、法：办法：可采用固定化细胞技术。可采用固定化细胞技术。1 1、什么是固定化、什么是固定化酶或酶或细胞技术？细胞技术？阅读阅读p50p50内容，思考以下问题：内容，思考以下问题：二、固定化细胞技术二、固定化细胞技术2 2、细胞（或酶）固定化的常用方法有哪些？、细胞（或酶）固定化的常用方法有哪些？3 3、？4 4、固定化细胞常用的不溶于水的多孔性载、固定化细胞常用的不溶于水的多孔性载体有哪些？体有哪些？二、固定化细胞技术二、固定化细胞技术1 1、什么是固定化、什么是固定化酶或酶或细胞技术？细胞技术？2 2、细胞（或酶）固定化的常用方法有哪些？、细胞（或酶）固定化的常用方法有哪些？利用物理或化学方法

10、将利用物理或化学方法将酶或酶或细胞固定在一细胞固定在一定空间定空间内内的技术。的技术。包包埋埋法法将酶（或细胞）将酶（或细胞）包埋在细微网包埋在细微网格里格里化学化学结合结合法法将酶（或细胞）将酶（或细胞）相互连接起来相互连接起来吸吸附附法法将酶（或细胞）将酶（或细胞）吸附在载体表吸附在载体表面面3 3、？酶适合采用化学结合和物理吸附法固定酶适合采用化学结合和物理吸附法固定细胞适合采用包埋法固定细胞适合采用包埋法固定细胞体积大，酶分子很小细胞体积大，酶分子很小体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋的材料中漏出小的酶容易从包埋的材料中漏出4 4、

11、固定化细胞常用的不溶于水的多孔性载体、固定化细胞常用的不溶于水的多孔性载体有哪些？有哪些？明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺等丙烯酰胺等 1 1从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一与固定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？种方法对酶活性的影响更小？固定化细胞技术固定化细胞技术固定化细胞固定的是一系列酶固定化细胞固定的是一系列酶固定化细胞技术固定化细胞技术固定化酶技术固定化酶技术2 2固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？固定化细胞固定的是一种酶还是一

12、系列酶？3 3如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？反应，应该选择哪种方法？4 4如果反应物是大分子物质，又应该选择哪如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？种方法？思考思考（大分子物质不能进入细胞）（大分子物质不能进入细胞）（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞阅读阅读p50p505151思考下列问题：思考下列问题：（1 1）制备过程包括哪几个步骤？）制备过程包括哪几个步骤？（2 2）你认为哪个步骤的操作是最重要的一环？）你认为哪个步骤的操作是最重要的一环？（3 3）各步骤应当分别注意什么问题？）各步骤应当分别注意什么问

13、题？1 1、酵母细胞的活化、酵母细胞的活化思考：思考： 关于酵母菌你有哪些知识？关于酵母菌你有哪些知识？ （一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞什么是活化？其本质是什么？什么是活化？其本质是什么？活化的方法是什么？具体操作过程？活化的方法是什么？具体操作过程？操作过程中应注意什么？操作过程中应注意什么？1 1、酵母细胞的活化、酵母细胞的活化（一）制备固定化酵母细胞（一）制备固定化酵母细胞本质：本质：方法：方法：活化活化：让处于休眠状：让处于休眠状态的微生物重新恢复态的微生物重新恢复正常的生活状态正常的生活状态。加快新陈代谢加快新陈代谢。加入适量的水。加入适量的水。操作过程：操作过程：

14、注意事项：注意事项：取取1g1g干酵母，放入干酵母，放入50ml50ml的小烧的小烧杯中，加入蒸馏水杯中，加入蒸馏水10ml10ml，用玻，用玻璃棒搅拌，使酵母细胞混合均璃棒搅拌，使酵母细胞混合均匀，成糊状，放置匀，成糊状，放置1h1h左右使其左右使其活化活化。（1 1）所用容器要大一些；所用容器要大一些；（2 2）要保证酵母菌的活性；要保证酵母菌的活性； （3 3）物种要单一；物种要单一； （4 4）注意水的用量。注意水的用量。2 2、配制物质的量浓度为、配制物质的量浓度为0.05mol/l0.05mol/l的的caclcacl2 2溶液溶液caclcacl2 2操作过程：操作过程：注意事项

15、：注意事项：3 3、配制海藻酸钠溶液、配制海藻酸钠溶液称取称取0.7g0.7g海藻酸钠，放入海藻酸钠，放入50ml50ml小烧杯中。加人小烧杯中。加人10ml10ml蒸蒸馏馏水，用酒精灯加热，边加水，用酒精灯加热，边加热边搅拌，将海藻酸钠调成热边搅拌，将海藻酸钠调成糊状，直至完全溶化，用蒸糊状，直至完全溶化，用蒸馏水定容至馏水定容至10ml10ml。加热时要用小火，或者间断加热，反复几加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止次，直到海藻酸钠溶化为止。操作过程：操作过程：注意事项：注意事项：包埋酶或细胞包埋酶或细胞防止焦糊防止焦糊配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么？配制的海藻酸

16、钠溶液具体作用是什么？在加热的过程中，为什么要用小火，或在加热的过程中，为什么要用小火，或者间断加热？者间断加热？思考思考加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环一环，涉及到实验的成败，一定要按照教，涉及到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。材的提示进行操作。 海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量。量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。的酵母细胞的数目少，影响实验效果。特别提醒特别

17、提醒将溶化好的海藻酸钠溶液冷却将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已活化的至室温，加入已活化的酵母酵母细细胞，进行充分搅拌，使其混合胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。均匀，再转移至注射器中。操作过程：操作过程：注意事项：注意事项：4 4、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合5 5、固定化酵母细胞、固定化酵母细胞操作过程：操作过程：注意事项：注意事项：刚形成的凝胶珠应在刚形成的凝胶珠应在caclcacl2 2溶液中浸泡一溶液中浸泡一段时间，以便形成稳定的结构。段时间，以便形成稳定的结构。 检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用检验凝胶珠的质量是否合格，可以使用下列

18、方法：下列方法：一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手手挤压挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。流出，就表明凝胶珠的制作成功。二是在实验桌上用力二是在实验桌上用力摔打摔打凝胶珠，如果凝胶凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。功的。特别提醒特别提醒（二）用固定化酵母细胞发酵（二）用固定化酵母细胞发酵操作过程：操作过程：注意事项：注意事项：1 1、将固定好的酵母细胞、将固定好的酵母细胞( (凝胶珠凝胶珠) )用用蒸馏水冲洗蒸馏水冲洗2-3

19、2-3次。次。 2 2、将、将150ml150ml质量分数为质量分数为10%10%的葡萄糖溶液转移的葡萄糖溶液转移到到200ml200ml的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于胞，置于2525下发酵下发酵24h24h。如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少。较少。（一）（一）观察凝胶珠的颜色和形状观察凝胶珠的颜色和形状如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？说明什么？如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则

20、如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明什么？说明什么？如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。作尝试。当观察到哪些现象时，可说明实验获得成当观察到哪些现象时，可说明实验获得成功？为什么？功？为什么？利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。（二）（二）观察发酵的葡萄糖溶液观察发酵的葡萄糖溶液3.3.因为酶的结构具有多样性，对理化条件因为酶的结构具有多样性，对理化条件的敏感程

21、度不同。的敏感程度不同。2 2、葡萄糖通过装有固定化酵母细胞的反应、葡萄糖通过装有固定化酵母细胞的反应柱，在无氧条件下，在固定化酵母细胞分泌柱，在无氧条件下，在固定化酵母细胞分泌的酶的作用下变为酒精，酒精通过底部的筛的酶的作用下变为酒精，酒精通过底部的筛板滤除，固定化酵母细胞仍然保留在反应柱板滤除，固定化酵母细胞仍然保留在反应柱内。内。1.1.1、酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是、酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是a 酶固定化技术是细胞固定化技术的基础酶固定化技术是细胞固定化技术的基础b 细胞固定化技术是酶固定化技术的基础细胞固定化技术是酶固定化技术的基础c 酶固定化技术与细胞固定化技术

22、是同时发展酶固定化技术与细胞固定化技术是同时发展起来的起来的d 固定化细胞技术先于酶固定化技术固定化细胞技术先于酶固定化技术2、固定化酶技术常采用、固定化酶技术常采用a 包埋法包埋法 b 化学结合和物理吸附法化学结合和物理吸附法c 活化法活化法 d 微囊化法微囊化法3、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要经过加热促进其溶解，采用的最好加热方经过加热促进其溶解，采用的最好加热方法是法是a 快速加热快速加热 b 持续高温加热持续高温加热c 小火间断加热小火间断加热 d 灼烧加热灼烧加热4、酵母菌的活化是指、酵母菌的活化是指a 让酵母细胞恢复运动状态让酵母细胞恢复运

23、动状态b 让酵母细胞在缺水状态下更容易休眠让酵母细胞在缺水状态下更容易休眠c 让酵母细胞内酶活性加倍让酵母细胞内酶活性加倍d 让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态常的生活状态5、细胞固定化技术与酶固定化技术相比，所、细胞固定化技术与酶固定化技术相比，所具备的特点是具备的特点是a 成本更低、操作更容易、不能连续性生产成本更低、操作更容易、不能连续性生产b 成本更高、操作更难、不能连续性生产成本更高、操作更难、不能连续性生产c 成本更低、操作更容易、能连续性生产成本更低、操作更容易、能连续性生产d 成本更低、操作更难、能连续性生产成本更低、操作更难、能连

24、续性生产6 6、下列说法不正确的是、下列说法不正确的是a a、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转、葡萄糖与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成的是果糖化成的是果糖b b、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖、从固定化酶反应柱下端流出的是果糖c c、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖、高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病尿病、龋齿和心血管病d d、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回、酶溶解于葡萄糖溶液，可以从糖浆中回收收7 7、研究认为，用固定化酶技术处理污、研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制得到

25、的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂，可以用来降解残留在土壤中成制剂，可以用来降解残留在土壤中的有机磷农药，与用微生物降解相比，的有机磷农药，与用微生物降解相比，其作用不需要适宜的其作用不需要适宜的a a、温度、温度 b b、phphc c、水分、水分 d d、营养、营养8 8、目前，日用化工厂大量生产的、目前，日用化工厂大量生产的酶制剂，其中的酶大都来自酶制剂，其中的酶大都来自a a、化学合成、化学合成 b b、动物体内、动物体内 c c、植物体内、植物体内 d d、微生物体内、微生物体内 9.9.使用固定化细胞的优点是使用固定化细胞的优点是a.a.能催化大分子物质的水解能催化大分子物质的水解 b.b.可催化一系列化学反应可催化一系列化学反应c.c.与反应物易接近与反应物易接近 d.d.有利于酶在细胞外发挥作用有利于酶在细胞外发挥作用10.10.酶的固定方法不包括酶的固定方法不包括a. a. 将酶吸附在固体表面上将酶吸附在固体表面上 b b将酶相互连接起来将酶相互连接起来c c将酶包埋在细微网格里将酶包埋在细微网格里 d d将酶制成固体酶制剂，如加将酶制成固体酶制剂，如加酶洗衣粉中的酶酶洗衣粉中